Hardware-in-the-loop simulations and control designs for a vertical axis wind turbine
Dikey eksenli bir rüzgar türbini için döngüde donanım simülasyonları ve kontrol tasarımları
- Tez No: 418625
- Danışmanlar: PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT, DOÇ. DR. AHMET ONAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Rüzgar enerjisi dönüşümü sistemlerinde kontrol tasarımları yüksek performansa ve verimliliğe ulaşmada önemli bir rol oynar. Bu çalışmada, küçük ölçekli dikey eksenli rüzgar türbini için kontrol algoritmaları tasarlamak amacıyla döngüde donanım simülasyonları (DDS) icra edilmiştir. DDSde, rüzgar torku deneysel bir dikey eksenli rüzgar türbininin güç katsayılarından hesaplanarak, gerçek dikey eksenli rüzgar türbini sisteminin dinamiklerini benzeten simülatöründeki jeneratörü süren motora uygulanmıştır. Simülatördeki parazit torkların üstesinden gelmek adına, gerçek sistemin hızındaki hatayı elde edebilmek için sanal bir sistem ortaya konulmuştur. Bu hata, bir oransal-integral denetleyici tarafından, parazit torkları kompanze sinyali oluşturmak için kullanılır. Dikey eksenli rüzgar türbini simülatörü, değişik rüzgar hızlarında başarılı bir şekilde gerçek türbinin dinamiklerini benzetiyor ve kontrol tasarımları için gerçekçi bir sistem sunuyor. Rüzgar türbininin kontrolü için bir maksimum güç noktası izleyici ve önerilen basit bir lineer olmayan denetleyici ortaya konulmuştur. Kontrol algoritmaları DDSde değişken basamak, sinuzoidal ve gerçekçi rüzgar hızı koşulları altında test edilmiştir. Çıkış güçleri kendi aralarında ve sayısal olarak hesaplanan ideal durum değerleriyle karşılaştırılmıştır. Sabit mıknatıslı senkron jeneratör (SMSJ) parametrelerinin sistemin verimliliği üzerindeki etkisi incelenmiş ve kullanılan SMSJ ile piyasada bulundan iki adet diğer jeneratörlerin parametreleri kullanılarak bir performans karşılaştırılması yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Control designs play an important role in wind energy conversion systems to achieve high efficiency and performance. In this study, hardware-in-the-loop simulations (HILS) are carried out to design control algorithms for small vertical axis wind turbines (VAWT). In the HILS, the wind torque is calculated from the power coefficient of an experimental VAWT and applied to a motor that drives the generator in the VAWT simulator, which mimics the dynamics of the real VAWT rotor. To deal with the disturbance torques in the VAWT simulator, a virtual plant was introduced to obtain an error between the speeds in HIL system and the plant. This error is used to generate a disturbance torque compensation signal by a proportional-integral (PI) controller. The VAWT simulator successfully mimics the dynamics of the VAWT under various wind speed conditions and provides a realistic framework for control designs. A maximum-power-point-tracking (MPPT) and a proposed simple non-linear control are presented for the control of the VAWT. The control algorithms were tested in the HILS under step up-down, sinusoidal and realistic wind conditions. The output power results are compared with each other and the numerically estimated optimum values. The effects of the permanent-magnet synchronous generator (PMSG) parameters on the system efficiency were investigated, and a performance comparison in numerical simulation was made between the present PMSG and two other generators available in the market.
Benzer Tezler
- Mekatronik sistemlerde konrolcü tasarımı
Başlık çevirisi yok
KEREM KIRCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. LEVENT GÜVENÇ
- Dört rotorlu bir insansız hava aracına field programmable gate array tabanlı irtifa kontrolcüsü tasarımı
Field programmable gate array based altitude controller design for a four rotor unmanned aerial vehicle
BEKİRCAN KEÇEOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU
- Design and control of a winch driven grasping mechanism for a quadrotor unmanned aerial vehicle
Dört rotorlu insansız hava aracı için makaralı yük alma-bırakma mekanizması tasarımı ve kontrolü
MEHMET OKAN GÜNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Modeling, hardware-in-the-loop simulations and control design for a vertical axis wind turbine with high solidity
Yüksek katılıklı bir dikey eksenli rüzgar türbini için modelleme, döngüde donanım simülasyonları ve kontrol tasarımı
AYKUT ÖZGÜN ÖNOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
EnerjiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT
DOÇ. DR. AHMET ONAT
- A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations
Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları
BURAK YÜKSEK
Doktora
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN